Módulos de Aprendizagem Interativa – iMAddalmon/files/SeminarioLInE.pdf · O Título •Linha de Produto de Software –Técnica de Engenharia de Software para desenvolver famílias

Uma Linha de Produto de Software para Módulos de Aprendizagem Interativa

desenvolvimento, evolução e novas perspectivas

Danilo Leite Dalmon

O Título

• Linha de Produto de Software

– Técnica de Engenharia de Software para desenvolver famílias de sistemas similares

• Módulos de Aprendizagem Interativa

– Software educacionais para autoria (professor) e execução (aluno) de atividades interativas

2www.matematica.br LInE - Lab. de Informática na Educação 2

PRÓLOGOContexto do Lab. de Informática na Educação - LInE

3

Informática na Educação

Pesquisa na área

1. Problema educacional

2. Solução computacional

3. Desenvolve

4. Aplica

5. Avalia

6. Refina... (iteração)


Lab. de Informática na Educação

LInE se envolve com dois problemas

• Gerenciamento e Disponibilidade de Recursos

– Moodle

– Repositórios

– Relatórios

• Atividades Interativas

– Módulos de Aprendizagem Interativa (iMA)

– Tutores Inteligentes


Arquitetura Externa iMA

iMA

iTarefa

Moodle


iMA Existentes


Sumário

• Introdução

• Desenvolvimento

• A Linha de Produto de Software para iMA

• Resultados

• Considerações Finais


INTRODUÇÃOSurgimento do tema de pesquisa

9

Interatividade Existente dos iMA

• Correção Automática de Atividades

– retroação (feedback)


Interatividade Existente pelo Mundo

• Tutoria Inteligente

– atuação pró-ativa

– atuação adaptada ao aluno

11

Projeto de Pesquisa

• Adicionar Tutoria Inteligente no iGeom!!

• Que tipo de Tutoria?

• Características do iGeom

– Applet

– Autoria por professores


Example-Tracing Tutors (ETT)

13http://ctat.pact.cs.cmu.edu/index.php?id=fraction-addition-movie

http://ctat.pact.cs.cmu.edu/index.php?id=fraction-addition-movie






Example-Tracing Tutors (ETT)


DESENVOLVIMENTOMudança de tema...

15

Ao longo do trabalho...

Percebemos que:

• ETT são independentes de domínio

– Em vez de fazer um ETT apenas para o iGeom, poderia fazer para todos os iMA


Ao longo do trabalho...

Percebemos que:

• iGeom e outros iMA precisavam ser refatorados

– Em vez de refatorar apenas o iGeom, poderia refatorar todos os iMA de uma vez


Projeto de Pesquisa (v.2)

• Criar um software-base do zero que tenha

– as funcionalidades comuns dos iMA

– o modelo para funcionar os ETT

• Como?


O que foi Desenvolvido...

• Linha de Produto de Software

• Arcabouço de Aplicação

• Modelo de Sistema para iMA

• Tutor do tipo ETT Genérico*


A LPS PARA iMAResultados do desenvolvimento

20

Estrutura do Trabalho

iMA

Modelo

Arcabouço

Linha de Produto21www.matematica.br LInE - Lab. de Informática na Educação 21

Linha de Produto de Software

• Técnica da Engenharia de Software

• Reúso

– Processo

– Arquitetura

– Código


Arcabouço de Aplicação

• Parte de código-fonte da LPS

• Um software semi-acabado que fornece

– Arquitetura e código

– Inversão de controle

– Pontos fixos (frozen) e variáveis (hot)


Modelo de Sistema para iMA

• Abstração que descreve o sistema

• Faz compatível e independente de domínio as funcionalidades de:

– Atividades

– Comunicação

– Tutor Inteligente

– Interatividade


Módulo de Aprendizagem Interativa

• Características obrigatórias– Applet

– Protocolo de comunicação com sistemas de gerenciamento

• Características “fortemente” desejadas– Ferramentas de autoria para professores

– Correção automática das atividades

– Interatividade


Demonstração

http://www.matematica.br/igeom/


http://www.matematica.br/igeom/

Módulo de Aprendizagem Interativa

• Características novas

– Fácil manutenção e evolução

– Mesma aparência

– Tutoria inteligente


Modelo de Sistema

Estrutura Domínio

Tutor Atividade


Modelo de Sistema – Atividade

29

Atividade

Estado Inicial

Estado Atual

Estado Esperado

Objetos de Domínio

www.matematica.br LInE - Lab. de Informática na Educação 29

Modelo de Sistema – Domínio

30

Interface Usuário

Regras de Domínio

Ações de Domínio

Objetos de Domínio

Estado Atual


Modelo de Sistema – Tutor

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Observador de Ações

Botão de Ajuda

Controlador do Tutor

Tutor Inteligente

Ações de Tutoria












Generalização do Tutor

Tutor dividido em duas partes:

• Autoria

– Professor define comportamento

• Tutoria

– Executa comportamento definido para ajudar o aluno


Generalização do Tutor

Dois tipos de funcionalidade

• Sobre atividades

– Define comportamento do tutor

• Sobre as ações de domínio

– Percebe ação realizada e executa ação de tutoria


Generalização do Tutor – Plug-ins

Dois tipos de plug-in

• Funcionalidades sobre atividades

– SystemModule

• Funcionalidades sobre ações de domínio

– AssignmentModule




Plug-ins de Sistema


– Autoria de tutor

– Exportar para imagem

– Exportar para Objeto de Aprendizagem

– Anotações

– Gerar código em C, Java (específico para iVProg)


Plug-ins de Atividade

• Funcionalidades sobre ações de domínio

– Undo/Redo

– Histórico de Ações

– Lista de Objetos

– Script

– Execução do Tutor

– Animações

– Camadas de Objetos


Arcabouço de Aplicação – Hoje

• Hoje tem cerca de 5000 LOC

• Serve de base para 7 projetos de desenvolvimento

• Faltam

– Versão Applet

– Configuração

– Detalhes GUI


Características

• Op. de Domínio

• Gerenciamento de Atividades

• Comunicação

• Configuração


• Funcionalidades sobre op. de domínio


Características

• Op. de Domínio -> domínio

• Gerenciamento de Atividades -> atividades

• Comunicação -> estrutura

• Configuração -> estrutura

• Funcionalidades sobre atividades -> tutor

• Funcionalidades sobre op. de domínio -> tutor


Características


Linha de Produto de Software

• Arcabouço


• Exemplos


• Manuais

– Processo


Exemplo de iMA

48http://ccsl.ime.usp.br/redmine/projects/ima/files

http://www.youtube.com/watch?v=q3mUmuUETrw

http://ccsl.ime.usp.br/redmine/projects/ima/files

Manuais

• Como usar o arcabouço?

– Desenvolvimento de iMA

• Como estender o arcabouço?

– Desenvolvimento de plug-ins

• Como o arcabouço funciona?

– Descrição do modelo e da estrutura interna


RESULTADOSO que foi feito com isso?

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LPS usada para...

• Desenvolver novos iMA

• Reescrever ou reestruturar iMA existentes

• Expandir arcabouço


Novos iMA

• Tangran

• Genética


iMA Existentes

• iGeom

• iGraf

• iComb

• iVProg


Expansão do Arcabouço

• Example Tracing Tutor

• Tutor de Orientação a Objetos


Vantagens

• Programador não se preocupa com arquitetura, organização do código, sequência de tarefas, funcionalidades estritamente computacionais

• Se preocupa apenas com a parte educacional, com a usabilidade, com o usuário-aprendiz, com a aplicação para alunos e professores


CONSIDERAÇÕES FINAISPara fechar

O que aprendemos

• Se preocupar com manutenção de software é importante

• Reúso de código, arquitetura e processo ajudam nisso

• Desenvolver modelos e arcabouços dá trabalho mas no longo prazo compensa


O que produzimos

• Reunimos informações sobre todos os iMA e sobre o processo de desenvolvimento em um lugar só

• Desenvolvemos a Linha de Produto, e seus elementos para reúso de código, arquitetura e processo

• Começamos diversos projetos usando a LPS para desenvolver software educacionais, todos código-aberto


Nossa mensagem

• Comece com um problema

• Trabalhe em grupo

• Trabalhe iterativamente

• Não tenha dó de código ou de texto

• Se preocupe com o futuro


OBRIGADO PELA ATENÇÃO!Perguntas?

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AgradecimentosBolsa Fapesp 2010/06805-2, apoio parcial de Fapesp 2011/10926-2 e CNPq 550449/2011-6

Documents

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